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PROFINET in der Prozessautomation
Dr. Matthias Römer
Endress+Hauser Process Solutions AG
Industrial Networks Forum2
PROFIBUS International
Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Inhalt
� Bewertung von PROFINET in der Prozessautomation
� Einsatzszenarien von PROFINET
� Kurzfristszenario: Durchgängige Integration von PROFIBUS PA und HART-Kommunikation in PROFINET
� Langfristszenario: PROFINET-Geräte für die Prozessautomation neben konventionellen PROFIBUS PA-Geräten
� Anforderungen an die PROFIBUS PA-Integration
� Anforderungen an PROFINET-Geräte für die PA
� Aktuelle Spezifikationsarbeit in der PNO
� Ausblick
Industrial Networks Forum3
PROFIBUS International
Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Nutzen und Vorteile von PROFINET
� Integrierbarkeit in etablierte Ethernet-Infrastrukturen
� Einfache Integration in unternehmensweite IT
� Nutzen von Ethernet-basierten IT-Diensten in Automatisierungskomponenten
� Höhere Performance und erweiterte Funktionalität gegenüber Feldbussystemen
� Hohe Bedeutung von PROFINET aus Sicht von Anwendervereinigungen und Feldbusorganisationen
� Offen für die Integration existierender Feldbussysteme in PROFINET
⇒ PROFINET ist der Ethernet-basierte Kommunika-tionsstandard für die Automatisierungstechnik
Industrial Networks Forum4
PROFIBUS International
Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Allgemeine Anforderungen für den Einsatz digitaler Kommunikation in der Prozessautomation
� Lebenszyklus von Prozessanlagen (bis zu mehrere Jahrzehnte) ist deutlich länger als in der Fertigungsautomation
� Hohe Anforderungen bezüglich Anlagenverfügbarkeit
� Eher konservatives Verhalten beim Einsatz neuer Automatisierungstechnologien
� Trotzdem sind über 500.000 PROFIBUS PA-Geräte in der Prozessautomation eingesetzt (insgesamt über 15,4 Millionen PROFIBUS-Knoten, Stand Ende 2005)
⇒ Einsatz von PROFINET wird zunächst in der Fertigungsautomation erfolgen
⇒ Investitionsschutz bei PROFIBUS PA-Installationen auch in zukünftigen Ethernet-Infrastrukturen
Industrial Networks Forum5
PROFIBUS International
Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Anforderungen an Installation und elektrische Übertragungstechnik in der Prozessautomation
� Kommunikation und Energiespeisung über gleiches Kabel (Manchester Bus Powered-Übertragung)
� Anforderungen bezüglich Installation in explosionsgefährdeten Bereichen (z. B. durch Explosionsschutzart „eigensicher“)
� Anforderungen bezüglich Flexibilität der Netzwerktopologie (PROFIBUS PA: Kombination von Linien-, Stern- und Baumstruktur möglich)
� Anforderungen bezüglich Robustheit und niedriger Installationskosten
⇒ Für den Einsatz in der Prozessautomation muss PROFINET um Eigenschaften ergänzt werden, damit Anforderungen der Prozessautomation an Installa-tion und elektrische Übertragung erfüllt werden.
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Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Anforderungen aus der Integration von Prozessgeräten in Prozessleitsysteme
� Anforderungen an die Behandlung von
� Parametrierdaten
� Prozessdaten
� Diagnosedaten
in Feldgeräten und Leitsystem
� Anforderungen an den Engineeringprozess (z. B. Verwendung standardisierter Funktionsblöcke)
� Das einheitlich bei Prozessgeräten implementierte PROFIBUS-Profil für PA-Geräte erlaubt eine einfache Integration von Prozessgeräten in Leitsysteme
⇒ PROFINET muss für den Einsatz in der Prozess-automation um die spezifischen Anforderungen der Prozessautomation hinsichtlich Systemintegration ertüchtigt werden.
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Anwendung von HART-Kommunikation in der Prozessautomation
� HART-Kommunikation ist etabliert in der Prozessautomation für die Geräteparametrierung
� Mit Remote IO-Technologie können HART-Geräte einfach in PROFIBUS-basierte Leitsysteme integriert werden
� Remote IOs mit PROFIBUS-Schnittstelle und HART-Ein-/Ausgängen sind in der Prozessautomation weit verbreitet
⇒ Spezifikationen für die HART-Kommunikation über PROFINET müssen erarbeitet werden.
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Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Bewertung PROFINET in der Prozessautomation
� Vorteile von PROFINET in der Prozessautomation
� Prozesstechnische Anwendungen haben meist auch fertigungstechnische Anlagenteile („Hybridapplikationen“)
� PROFINET ist die zukünftige Standardschnittstelle für Automatisierungskomponenten der Fertigungs-automation (z. B. Steuerungen, Antriebe, etc.)
� Schlussfolgerung
⇒ Kurzfristszenario: Durchgängige Integration von PROFIBUS PA und HART in PROFINET-Systeme
⇒ Langfristszenario: PROFINET-fähige Geräte für die Prozessautomation neben bestehenden PROFIBUS PA-Geräten
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Einsatzszenarien von PROFINET in der PA
� Kurzfristszenario: Durchgängige Integration von PROFIBUS PA in PROFINET
� Erfüllen der branchenspezifischen Anforderungen durch PROFIBUS PA einerseits
� Nutzen der PROFINET-Vorteile andererseits
� Für existierende PROFIBUS PA-Installationen ist aus Gründen des Investitionsschutzes die durchgängige Integration zwingend erforderlich
� Die durchgängige Integration erlaubt die Migration
von PROFIBUS PA nach PROFINET
� PROFINET wird zukünftig zusätzlich die Rolle des offenen Systembusses in Leitsystemen (Kommunikationsbackbone) einnehmen
� Aufgrund der branchenspezifischen Eigenschaften wird PROFIBUS PA auch zukünftig seine bedeutende Rolle in der Prozessautomation behalten
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Einsatzszenarien von PROFINET in der PA
� Kurzfristszenario: Durchgängige Integration von PROFIBUS PA in PROFINET
ProxyPROFINET/
PROFIBUS PA
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Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Einsatzszenarien von PROFINET in der PA
� Kurzfristszenario: Durchgängige Integration von HART in PROFINET
� HART-fähige Remote IOs mit PROFINET-Schnittstelle
� Vergleichbar mit den etablierten PROFIBUS-Remote Ios mit HART-fähigen Ein-/Ausgängen
� Spezifikationen zur Übertragung von HART-Kommandos über PROFINET ist zu erarbeiten (vergleichbar dem PROFIBUS-Profil „HART on PROFIBUS“)
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Einsatzszenarien von PROFINET in der PA
� Langfristszenario: PROFINET-Geräte für die Prozessautomation neben PROFIBUS PA-Geräten
� Die Verfügbarkeit von PROFINET-Geräten für die Prozessautomation hängt von der Anpassung der PROFINET-Technologie an die branchenspezifischen Rahmenbedingungen ab
� Verfügbar werden in erster Linie PROFINET-Geräte sein,
�die heute mit RS 485-Übertragung ausgestattet sind
�die aufgrund ihres Funktionsumfangs eine höherperformante Schnittstelle erfordern
�bei denen sich aufgrund ihrer Preisposition eine PROFINET-Schnittstelle nur marginal auf den Gerätepreis auswirkt
� Ein Trend zur Ausrüstung von Low-Cost-Prozessgeräten mit PROFINET ist nicht erkennbar
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Anforderungen für die PROFIBUS PA-Integration
� Durchgängige Integration von PROFIBUS PA in PROFINET (Kurzfristszenario) erfordert Erweiterung des Proxy-Konzepts
� Abbilden des PROFIBUS-Kommunikationsprotokolls auf das PROFINET-Protokoll
� Verankerung eines geeigneten Gerätemodells im Proxykonzept
�Netzwerkübergang PROFINET IO und PROFIBUS PA wird durch PROFINET IO-Device gebildet
�PROFINET IO-Device beinhaltet PROFIBUS-Masterfunktionalität
� Offene Engineeringkonzepte für die Unterstützung der bei PROFIBUS PA etablierten Integrationstechniken sollen unverändert gelten (GSD, EDDL, FDT).
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Anforderungen für die PROFIBUS PA-Integration
PROFINET IO Device
PROFIBUS Master C1
MBP
PROFINET IO Device
PROFIBUS Master C2
MBP
PROFINET IO Device
PROFIBUS SlaveMBP
Ethernet
� Unterschiedliche Konzepte der Integration von PROFIBUS PA in PROFINET:
Ethernet Ethernet
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Anforderungen an PROFINET-Geräte für die PA
� Die Entwicklung von PROFINET-Geräten für die Prozessautomation (Langfristszenario) erfordert:
� Die Spezifikation von PROFINET-Profilen, die zu den existierenden PROFIBUS-Profilen für PA-Geräte korrespondieren
� Die Möglichkeit zur Weiterverwendung der etablierten Geräteintegrationsmethoden EDDL und FDT
� Dazu sollten in einem PROFINET-Profil für PA-Geräte
�die Bedeutung von Profilparametern
�Längen von Parametern und Datentypen
�Zugriffsrechte und Speicherverhalten von Parametern
identisch dem PROFIBUS-Profil für PA-Geräte sein
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Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
Anforderun-gen an die PROFIBUS PA-Integration
Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Aktuelle Spezifikationsarbeit in der PNO
� Arbeitsgruppe Feldbusintegration:
� Aufgabe: Spezifikation der Integration unterschiedlicher Feldbussysteme in PROFINET
�PROFIBUS DP/PROFIBUS PA
�Device NET, AS-i, IO-Link, HART
�CC-Link, FF H1, CANopen
�Modbus RTU, ControlNet
� Alle Spezifikationen werden einen einheitlichen Rahmen mit den verwendeten Inegrationsprinzipien haben
� Spezifikationsarbeiten für PROFIBUS, AS-i stehen kurz vor Abschluss, Spezifikation für Interbus sind abgeschlossen.
� Arbeitsgruppe DCS Requirements (in Gründung)
� Aufgabe: Behandlung von Aspekten PROFINET-basierter Leitsysteme mit Feldbusintegration (Geräteparametrierung, Engineering, Redundanz, etc.)
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Bewertung von PROFINET in der Prozess-automation
Einsatz-szenarien von PROFINET in der PA
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Anforderungen an PROFINET Geräte f. d. PA
Aktuelle Spezifika-tionsarbeiten
Ausblick
Ausblick
� PROFINET wird in der Prozessautomation kommen, etablierte PROFIBUS PA-Technologie wird nicht ersetzt
� Aufgrund
� fertigungstechnischer Anlagenteile in fast allen prozesstechnischen Anlagen
� Investitionsschutz von PROFIBUS PA-Installationen
� Migrationsmöglichkeiten von PROFIBUS PA nach PROFINET
ist die durchgängige Integration von PROFIBUS PA in PROFINET von zentraler Bedeutung
� Langfristig werden auch PROFINET-Geräte in der Prozessautomation verfügbar sein
� Die diesbezüglichen Spezifikationen entstehen aktuell innerhalb der Arbeitskreise der PNO.